DE10019424A1 - Unterdruckbremskraftverstärker mit mechanischer Notbremshilfe - Google Patents
Unterdruckbremskraftverstärker mit mechanischer NotbremshilfeInfo
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Abstract
Es wird ein Unterdruckbremskraftverstärker (10) mit einer Unterdruckkammer (16) und einer davon durch eine bewegliche Wand (14) getrennten Arbeitskammer (16) sowie einem Steuerventil (20), das ein mit der beweglichen Wand (14) Kraft übertragend gekoppeltes Gehäuse (22) aufweist und das zur Erzielung einer Druckdifferenz an der beweglichen Wand (14) die Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskammer (18) zu steuern vermag, beschrieben. Der Unterdruckbremskraftverstärker (10) besitzt eine Notbremshilfe mit einem Permanentmagneten (38), der in dem Steuerventilgehäuse (22) angeordnet ist, und einen mit dem Permanentmagneten (38) zusammenwirkenden Anker (36A), der bei einer Notbremsung in Anlage mit dem Permanentmagneten (38) gezogen wird, wodurch das Steuerventil (20) für die Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskammer (18) geöffnet gehalten wird. Der Permanentmagnet (38) und der Anker (36A) bilden eine zweikomponentige Magnetbaugruppe (38, 36A), von der eine erste Komponente starr mit einem Betätigungskolben (28) des Bremskraftverstärkers (10) gekoppelt ist. Es ist eine Koppeleinrichtung (66) vorhanden, die die zweite Komponente der Magnetbaugruppe (36A, 38) zumindest in Betätigungsrichtung mit dem Betätigungskolben (28) koppeln kann.
Description
Die Erfindung betrifft einen Unterdruckbremskraftverstärker mit
einer Unterdruckkammer und einer davon durch eine bewegliche
Wand getrennten Arbeitskammer, einem Steuerventil, das ein mit
der beweglichen Wand kraftübertragend gekoppeltes Gehäuse
aufweist und das zur Erzielung einer Druckdifferenz an der
beweglichen Wand die Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck
zur Arbeitskammer zu steuern vermag, und einer Notbremshilfe
mit einem in dem Steuerventilgehäuse angeordneten Permanentma
gneten und einem mit dem Permanentmagneten zusammenwirkenden
Anker, der bei einer Notbremsung in Anlage mit dem Permanent
magneten gezogen wird, wodurch das Steuerventil für die Zufuhr
von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskammer geöffnet
gehalten wird, wobei der Permanentmagnet und der Anker eine
zweikomponentige Magnetbaugruppe bilden und eine erste Kompo
nente der Magnetbaugruppe mit einem Betätigungskolben in Betä
tigungsrichtung starr gekoppelt ist. Mit dem Begriff "Betäti
gungsrichtung" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer
die Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers gemeint.
Unterdruckbremskraftverstärker sind seit langem bekannt und
befinden sich millionenfach im Einsatz, um die Betätigungs
kräfte einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage zu unterstützen
und dadurch auf einem für den Fahrer eines Fahrzeuges angeneh
men Niveau zu halten. Ebenfalls bekannt sind sogenannte Not
bremshilfen, die häufig auch als "Bremsassistenten" bezeichnet
werden. Es handelt sich dabei um Einrichtungen, die einem
Fahrer im Fall einer Notbremsung bei im wesentlichen gleicher
Betätigungskraft eine erhöhte Bremsleistung zu Verfügung stel
len.
Notbremshilfen lassen sich in elektromagnetisch betätigte und
mechanisch betätigte Systeme unterscheiden. Aus Kostengründen
wird für Anwendungen in preiswerteren Fahrzeugen der Einsatz
eines mechanischen Systems angestrebt.
Ein Unterdruckbremskraftverstärker mit einer derartigen mecha
nischen Notbremshilfe ist beispielsweise aus der WO 00/07862
bekannt. Dieser Unterdruckbremskraftverstärker besitzt eine
Unterdruckkammer und eine davon durch eine bewegliche Wand
druckdicht getrennte Arbeitskammer. Ein Steuerventil, welches
ein mit der beweglichen Wand kraftübertragend gekoppeltes
Gehäuse aufweist, umfaßt einen Atmosphären-Ventilsitz, der zur
Erzielung einer Druckdifferenz an der beweglichen Wand die
Zufuhr von Atmosphärendruck zur Arbeitskammer in Abhängigkeit
der Verschiebung eines Eingangsgliedes des Bremskraftverstär
kers zu steuern vermag. Das Eingangsglied ist in Betätigungs
richtung mit einem Betätigungskolben gekoppelt.
Zur besseren Bremskraftunterstützung bei Notbremsungen ist in
dem Steuerventilgehäuse eine mechanische Notbremshilfe angeord
net. Die Notbremshilfe umfaßt einen mit einem Permanentmagneten
zusammenwirkenden Anker, der über den Betätigungskolben mit dem
Eingangsglied in Betätigungsrichtung starr gekoppelt ist. Der
Permanentmagnet und der Anker bilden eine zweikomponentige
Magnetbaugruppe.
Der Anker ist federnd entgegen der Betätigungsrichtung des
Bremskraftverstärkers vorgespannt und in der Ausgangsstellung
des Steuerventils in einem ersten Abstand von dem Permanentmag
neten gehalten. Im Zuge einer Annäherung an den Permanentmagne
ten wird der Anker bei Unterschreitung eines vorab festgeleg
ten, zweiten Abstandes, welcher kleiner als der erste Abstand
ist, von dem Permanentmagneten entgegen der auf den Anker
wirkenden federnden Vorspannkraft und unter Aufhebung seiner in
Betätigungsrichtung starren Kopplung mit dem Eingangsglied in
Anlage an den Permanentmagneten gezogen.
Die Bewegung des Ankers wird auf eine mit dem Anker starr
gekoppelte Ventilhülse übertragen, an deren dem Eingangsglied
zugewandten Ende der Atmosphären-Ventilsitz angeordnet ist. Bei
aktivierter Notbremshilfe wird aufgrund der Kopplung von Anker
und Permanentmagnet das Atmosphären-Ventil maximal geöffnet
gehalten. Es baut sich daher die maximal mögliche Druckdifferenz
auf, wodurch die maximal mögliche Verstärkungskraft des
Bremskraftverstärkers erreicht wird.
Nach der Aktivierung der Notbremshilfe muß zu deren Deaktivie
rung die durch den Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft redu
ziert werden. Infolge der Reduzierung der vom Fahrer aufge
brachten Betätigungskraft bewegt sich der Betätigungskolben
entgegen der Betätigungsrichtung und ein mit dem Betäti
gungskolben starr gekoppelter Mitnehmer löst den Anker vom
Permanentmagneten.
Solange der Aussteuerdruck des Bremskraftverstärkers, das heißt
die maximale Druckdifferenz an der beweglichen Wand, nicht
erreicht wird, ist für das Unterschreiten des zweiten Abstandes
und die damit einhergehende Kopplung von Anker und Permanent
magnet ein definierter Betätigungsgeschwindigkeits-Überschuß
erforderlich. Ist allerdings der Aussteuerdruck erreicht, so
ist eine weitere Erhöhung der vom Fahrer aufgebrachten Betäti
gungskraft unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit immer
mit einer Annäherung von Anker und Permanentmagnet verbunden.
Es kann also auch bei einer langsamen Erhöhung der Betätigungs
kraft, beispielsweise bei Fahrzeugstillstand vor einer Ampelan
lage, nach Erreichen des Aussteuerdruckes zu einer ungewollten
Kopplung von Anker und Permanentmagnet kommen. Die Notbremshil
fe wird aktiviert, obwohl keine Notbremssituation vorliegt.
Um die ungewollt aktivierte Notbremshilfe wieder zu deaktivie
ren, muß der Fahrer - genau wie im Fall der gewollten Aktivie
rung nach einer Notbremsung - das Bremspedal relativ weit
zurücknehmen, bevor der Bremskraftverstärker auf seine ur
sprüngliche Leistungskennlinie zurückfällt und vom Fahrer
wieder in gewohnter Weise dosiert werden kann.
Die mit einer Aktivierung der Notbremshilfe in Nicht-Notbrems
situationen einhergehende Abweichung von der gewohnten Lei
stungskennlinie ist für den Fahrer ungewohnt und wird daher als
nachteilig empfunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftver
stärker mit mechanischer Notbremshilfe anzugeben, bei welchem
nur in Notbremssituationen eine Aktivierung der Notbremshilfe
erfolgen kann.
Ausgehend von einem Bremskraftverstärker der eingangs beschrie
benen Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine Koppeleinrichtung vorgesehen ist, die die zweite, noch
ungekoppelte Komponente der Magnetbaugruppe zumindest in Betä
tigungsrichtung des Bremskraftverstärkers mit dem Betätigungs
kolben koppeln kann, insbesondere wenn entgegen der Betäti
gungsrichtung des Bremskraftverstärkers erhöhte Rückwirkkräfte
in den Betätigungskolben eingeleitet werden.
Sofern keine Notbremssituation vorliegt, also beispielsweise
bei einer langsamen Erhöhung der Betätigungskraft, werden durch
die Koppeleinrichtung sowohl der Anker als auch der Permanent
magnet zumindest in Betätigungsrichtung mit dem Betätigungskol
ben gekoppelt. Durch das gleichzeitige Koppeln von sowohl Anker
als auch Permanentmagnet mit dem Betätigungskolben kann sich
der gegenseitige Abstand der beiden Komponenten der Magnetbau
gruppe nicht weiter verringern. Es ist daher ausgeschlossen,
daß sich Anker und Permanentmagnet einander soweit nähern, daß
der oben erwähnte zweite Abstand unterschritten wird und eine
Kopplung von Anker und Permanentmagnet stattfindet.
Bevorzugt werden die entgegen der Betätigungsrichtung auf den
Betätigungskolben wirkenden hydraulischen Rückwirkkräfte des
Hauptbremszylinders als Kriterium für das Vorliegen einer
Notbremssituation herangezogen. Bei einer vergleichsweise
langsamen Erhöhung der vom Fahrer aufgebrachten Betätigungs
kraft, wenn also keine Notbremssituation vorliegt, sind die
Rückwirkkräfte des Hauptbremszylinders relativ hoch. In diesem
Fall wird die Koppeleinrichtung aktiviert und die noch nicht
mit dem Betätigungskolben gekoppelte Komponente der Magnetbau
gruppe wird mit dem Betätigungskolben zumindest in Betätigungs
richtung gekoppelt. Eine ungewollte Aktivierung der Notbrems
hilfe ist dann ausgeschlossen.
Bei einer für Notbremssituationen typischen schnellen Betäti
gung der Bremsanlage hingegen sind die Rückwirkkräfte des
Hauptbremszylinders zu Beginn noch vergleichsweise gering. Die
Koppeleinrichtung bleibt folglich deaktiviert und die Notbrems
hilfe kann sich in gewohnter Weise zuschalten.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung können die
Rückwirkkräfte von einem Sensor erfaßt werden. Ein von dem
Sensor generiertes Sensorsignal wird dann einer Auswerteschal
tung zugeführt, welche z. B. den zeitlichen Verlauf oder die
Höhe der vom Fahrer aufgebrachten Betätigungskräfte auswertet
und in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung eine elek
trisch betätigbare Koppeleinrichtung aktiviert.
Gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform ist eine
mechanische Koppeleinrichtung vorgesehen. Vorteilhafterweise
wirken die Rückwirkkräfte des Hauptbremszylinders entgegen
Betätigungsrichtung auf die mechanische Koppeleinrichtung, so
daß die zweite noch ungekoppelte Komponente der Magnetbaugruppe
zumindest in Betätigungsrichtumg mit dem Betätigungskolben
koppelt, z. B. wenn die Rückwirkkräfte eine bestimmte Schwelle
überschreiten. Die Koppeleinrichtung ist in diesem Fall vor
zugsweise Kraft übertragend zwischen dem Betätigungskolben und
einer die Rückwirkkräfte des Hauptbremszylinders in den Brems
kraftverstärker einleitenden Komponente des Bremskraftverstär
kers angeordnet. Gemäß dem Grundsatz "actio = reactio" wirkt
auf die Koppeleinrichtung dann zusätzlich zu der in Betäti
gungsrichtung wirkenden, vom Fahrer aufgebrachten Betätigungs
kraft noch die entgegen der Betätigungsrichtung wirkende
Rückwirkkraft des Hauptbremszylinders.
Bevorzugt erfolgt die Koppelung der noch nicht mit dem Betäti
gungskolben gekoppelten Komponente der Magnetbaugruppe mit dem
Betätigungskolben mittels einer Klemmverbindung. Die Koppelein
richtung kann ein Klemmelement umfassen, welches durch eine
z. B. in Betätigungsrichtung wirkende Kraft radial nach außen
bezüglich einer Längsachse des Steuerventilgehäuses verformbar
ist. Das Klemmelement ist vorzugsweise in Betätigungsrichtung
hinter dem Betätigungskolben angeordnet und Kraft übertragend
mit diesem verbunden. Zumindest ein Teil der zur Verformung des
Klemmelementes benötigten Kraft kann daher vom Betätigungskol
ben aufgebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die verformbaren
Bereiche des Klemmelementes als Finger ausgestaltet, welche
sich parallel zur Längsachse des Steuerventilgehäuses erstrec
ken und in ihrer Gesamtheit diese Längsachse konzentrisch
umgeben. Die Finger wiederum können an ihren der Unterdruckkam
mer zugewandten Enden mit einem gemeinsamen Trägerteil verbun
den sein, welches dem Betätigungskolben nachgeschaltet ist.
Zur Verformung des Klemmelementes wird vorzugsweise ein z. B.
zwischen dem Betätigungskolben und dem Klemmelement angeordne
tes, mit Schrägflächen versehenes Bauteil eingesetzt. Durch das
Zusammenwirken der Schrägflächen (z. B. Konusflächen) mit den
verformbaren, beispielsweise als Finger ausgestalteten Berei
chen des Klemmelementes wird die Koppeleinrichtung betätigt.
Hierzu ist in der Regel eine Verringerung des Abstandes zwi
schen dem mit Schrägflächen versehenen Bauteil und dem Klemme
lement notwendig. Die Schrägflächen sind vorzugsweise bezüglich
einer Längsachse des Steuerventilgehäuses geneigt.
Vorzugsweise ist zwischen dem Klemmelement und dem mit Schräg
flächen versehenen Bauteil ein elastisches Element derart
angeordnet, daß es einer Annäherung beider Komponenten entge
genwirkt. Das Steuerventilgehäuse kann eine Stufe aufweisen,
welche entgegen der Betätigungsrichtung als Anschlag für das
mit Schrägflächen versehene Bauteil fungiert. In Betätigungs
richtung hinter dem Klemmelement ist vorzugsweise eine Fühl
scheibe angeordnet, welche mit einer Reaktionsscheibe
zusammenwirkt, die zwischen einem Reaktionskolben des Unter
druckbremskraftverstärkers und dem Steuerventilgehäuse angeord
net ist.
Die Klemmvorrichtung kann weiterhin einen mit der noch ungekop
pelten Komponente der Magnetbaugruppe in Betätigungsrichtung
gekoppelten Fortsatz aufweisen, welcher mit dem Klemmelement
zusammenwirkt und das Klemmelement zumindest bereichsweise
radial außen konzentrisch umgibt. Im Falle einer Verformung des
Klemmelementes radial nach außen gelangen die sich verformenden
Bereiche des Klemmelementes in Anlage mit dem Abschnitt des
Fortsatzes, welcher das Klemmelement radial außen umgibt. Durch
das in Anlage Kommen des Klemmelementes mit dem Fortsatz der
noch ungekoppelten Komponente der Magnetbaugruppe erfolgt die
Kopplung dieser Komponente mit dem Betätigungskolben. Der
Fortsatz ist vorzugsweise bezüglich der zu koppelnden Komponen
te der Magnetbaugruppe in Betätigungsrichtung vorgespannt, um
eine gewisse Relativbewegung zwischen dieser Komponente und dem
Fortsatz zu gestatten.
Die noch ungekoppelte Komponente der Magnetbaugruppe ist vor
zugsweise über eine Schraubverbindung axial verstellbar mit
einer Halterung verbunden. Die Halterung wiederum kann mittels
eines elastischen Elementes entgegen der Betätigungsrichtung
gegen eine Stufe des Steuerventilgehäuses vorgespannt sein.
Durch die Stufe des Steuerventilgehäuses wird eine Bewegung der
koppelbaren Komponente der Magnetbaugruppe entgegen der Betäti
gungsrichtung verhindert. Das elastische Element hingegen
gestattet eine gewisse Verschiebung der koppelbaren Komponente
der Magnetbaugruppe in Betätigungsrichtung.
Die Halterung für die ungekoppelte Komponente der Magnetbau
gruppe ist vorzugsweise entgegen der Betätigungsrichtung starr
und in Betätigungsrichtung federnd mit dem Fortsatz, welcher
mit dem Klemmelement zusammenwirkt, verbunden. Zu diesem Zweck
kann beispielsweise die Halterung radial innen mit einer Nut
versehen sein. Der Fortsatz kann einen in die Nut ragenden
Kragen aufweisen, wobei vorteilhafterweise ein zwischen einer
der Unterdruckkammer zugewandten Seitenfläche der Nut und einer
gegenüberliegenden Stirnseite des Kragens angeordnetes elasti
sches Element die Halterung und den Fortsatz gegeneinander
vorspannt.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird mit
weiteren Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten,
schematischen Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Steuerventil eines erfin
dungsgemäßen Unterdruckbremskraftverstärkers in einer
Bereitschaftstellung;
Fig. 2 das Steuerventil von Fig. 1 bei aktivierter Notbrems
hilfe;
Fig. 3 das Steuerventil von Fig. 1 in Lösestellung nach
Deaktivierung der Notbremshilfe;
Fig. 4 das Steuerventil von Fig. 1 bei Erreichen des Aussteu
erdrucks in einer Normalbremsstellung;
Fig. 5 das Steuerventil von Fig. 1 nach Überschreiten des
Aussteuerpunktes bei aktivierter Koppeleinrichtung;
und
Fig. 6 das Steuerventil gemäß Fig. 1 in einer Teil
bremsstellung bei aktivierter Koppeleinrichtung.
In Fig. 1 ist ein Unterdruckbremskraftverstärker 10 mit einem
Gehäuse 12 gezeigt, in dem eine bewegliche Wand 14 eine Unter
druckkammer 16 druckdicht von einer Arbeitskammer 18 trennt.
Die Unterdruckkammer 16 steht im Betrieb des Bremskraftverstär
kers 10 ständig mit einer Unterdruckquelle in Verbindung,
beispielsweise mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors
oder mit einer Unterdruckpumpe. Ein Steuerventil 20 mit einem
Gehäuse 22 kann wahlweise die Arbeitskammer 18 mit der
Unterdruckkammer 16 verbinden, um die Arbeitskammer 18 zu
evakuieren, oder die evakuierte Arbeitskammer 18 mit der Umge
bungsatmosphäre, d. h. dem Umgebungsdruck, verbinden, um eine
Druckdifferenz an der beweglichen Wand 14 zu erzeugen. Die
bewegliche Wand 14 ist kraftübertragend mit dem Steuerventil
gehäuse 22 gekoppelt.
Der Bremskraftverstärker 10 wird mittels eines stangenförmigen,
von einer Feder 24 in seine Ausgangsstellung vorgespannten
Eingangsgliedes 26 betätigt, das längs einer Achse A in das
Steuerventilgehäuse 22 ragt und mit seinem einen, kugelig
ausgeführten Ende in einem Betätigungskolben 28 befestigt ist.
Das dem kugelig ausgeführten Ende des Eingangsgliedes 20 gegen
überliegende Ende des Betätigungskolbens 28 steht über eine
Koppeleinrichtung 66 in Kontakt mit einer Fühlscheibe 30, die
eine über das Eingangsglied 26 in den Bremskraftverstärker 10
eingeleitete Betätigungskraft über eine Reaktionsscheibe 32 aus
Elastomermaterial auf einen Reaktionskolben 34 eines dem Brems
kraftverstärker 10 funktionell nachgeschalteten, hier nicht
gezeigten Hauptzylinders einer hydraulischen Fahrzeug
bremsanlage überträgt. Die Reaktionsscheibe 34 führt die vom
Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft sowie die Verstärkerkraft
zusammen.
Der Betätigungskolben 28 durchsetzt einen konzentrisch zu ihm
angeordneten, kreisringförmigen Anker 36A und einen ebenfalls
konzentrisch zum Betätigungskolben 28 angeordneten, ringförmi
gen Permanentmagneten 38, der in einem topfförmigen Bauteil 40
aufgenommen ist.
Das den Permanentmagneten 38 aufnehmende topfförmige Bauteil 40
ist über ein zentrales Innengewinde axial einstellbar mit einer
Halterung in Gestalt eines hohlzylindrischen Halteringes 42
verbunden, welcher ein komplementäres Außengewinde besitzt. Der
Haltering 42 besitzt eine flanschförmige Durchmessererweiterung
42A, welche mit einem Teil ihrer dem Eingangsglied 26 zugewand
ten Oberfläche an einer Stufe 22A des Steuerventilgehäuses 22
anliegt.
Das Steuerventilgehäuse 22 wird auf einer dem Eingangsglied 26
gegenüberliegenden Seite durch einen Steuerventilgehäuse-Einsatz
44 abgeschlossen. Zwischen einer der Unterdruckkammer 16
zugewandten Oberfläche der flanschförmigen Durchmessererweite
rung 42A des Halteringes 42 und einer dem Eingangsglied 26
zugewandten Stirnfläche des Steuerventilgehäuse-Einsatzes 44
ist ein ringförmiges elastisches Element 43 angeordnet. Das
elastische Element 43, welches aus einem Elastomermaterial
besteht, gestattet eine definierte Verschiebung des Halteringes
42 bzw. des mit dem Haltering 42 gekoppelten und den Permanent
magneten 36 aufnehmenden topfförmigen Bauteiles 40 in Betäti
gungsrichtung.
Der Innendurchmesser des Halterings 42 weist an seinem der
Unterdruckkammer 16 zugewandten Ende eine Ringnut 42B auf. In
diese Ringnut 42B ragt ein Kragen 70A eines sich vom Haltering
42 in Richtung auf die Unterdruckkammer 16 erstreckenden Fort
satzes 70. Zwischen einer der Unterdruckkammer 16 zugewandten
Seitenfläche der Nut 42B und einer dem Eingangsglied 26 zuge
wandten Stirnfläche des Kragens 70A des Fortsatzes 70 ist ein
Federelement 72 derart angeordnet, daß der Kragen 70A in Betä
tigungsrichtung vorgespannt ist. Der Fortsatz 70 ist daher in
Betätigungsrichtung starr und entgegen der Betätigungsrichtung
federnd mit der Halterung 42 verbunden.
Der Fortsatz 70 weist eine Reihe von Abschnitten 70B in Gestalt
von Zylindermantelsegmenten auf, welche sich in eine zentrale
Aussparung 44A des Steuerventilgehäuse-Einsatzes 44 erstrecken.
In Fig. 1 ist nur ein einziger Abschnitt 70B dargestellt. Diese
Abschnitte 708 des Fortsatzes 70 wirken mit Fingern 74A eines
Klemmelementes 74 zusammen. In Fig. 1 sind zwei derartige
Finger 74A dargestellt, welche sich parallel zur Gehäuse
längsachse A erstrecken und diese konzentrisch umgeben. Die
Finger 74A sind an ihren der Unterdruckkammer 16 zugewandten
Enden mit einem gemeinsamen Trägerteil 74B verbunden. Das
Klemmelement 74 weist daher eine im wesentlichen topfförmige
Gestalt auf, wobei jedoch die Seitenwände des Topfes im Bereich
zwischen den einzelnen Fingern 74A Aussparungen aufweisen.
In Betätigungsrichtung hinter dem Klemmelement 74 ist die
Fühlscheibe 30 angeordnet. In Betätigungsrichtung vor dem
Klemmelement 74 befindet sich ein konisches Bauteil 76, welches
in Betätigungsrichtung über seinen konischen Abschnitt 76B mit
den Fingern 74A und über seine der Unterdruckkammer 16 zuge
wandten Stirnfläche über ein elastisches Element 78 mit dem
Trägerteil 74B zusammenwirkt.
Dringt das konische Bauteil 76 in das Innere des topfförmigen
Klemmelementes 74 ein, so werden die Finger 74A des Klemmele
mentes 74 vom konischen Abschnitt 76B des konischen Bauteiles
76, dessen Querschnitt in Betätigungsrichtung abnimmt, radial
nach außen gebogen. Gleichzeitig wird das dem konischen Bauteil
76 in Betätigungsrichtung vorgelagerte elastische Element 78
entsprechend verformt.
Der mit dem Permanentmagneten 38 zusammenwirkende Anker 36A ist
einstückig mit einer axial verschieblichen und im Steuerventil
gehäuse geführten Ventilhülse 36B ausgestaltet. Der Anker 36A
weist einen radial nach innen weisenden Kragen, welcher mit
einer Rückstellfeder 58 zusammenwirkt, auf. Die unter Vorspan
nung stehende Rückstellfeder 58 wirkt mit dem fest mit dem
Steuerventilgehäuse 22 verbundenen Steuerventilgehäuse-Einsatz
44 zusammen und spannt den Anker 36A und die Ventilhülse 36B
entgegen der Betätigungsrichtung des Eingangsgliedes 26 gegen
einen Absatz 28A des Betätigungskolbens 28 vor. Der Anker 36A
ist folglich in Betätigungsrichtung starr mit dem Betäti
gungskolben 28 gekoppelt.
Am freien Ende der Ventilhülse 36B ist ein erster, ringförmiger
Ventilsitz 54 des Steuerventils 20 ausgebildet. Der erste
Ventilsitz 54 wirkt mit einem über eine Feder 60 gegen ihn
vorgespannten, ebenfalls ringförmigen Ventildichtglied 56
zusammen und kann die Verbindung zwischen der Umgebungsatmo
sphäre und der Arbeitskammer 18 des Bremskraftverstärkers 10
steuern. Radial außerhalb des ersten Ventilsitzes 54 und kon
zentrisch zu diesem ist innen am Steuerventilgehäuse 22 ein
zweiter ringförmiger Ventilsitz 62 des Steuerventils 20 ausgebildet,
der ebenfalls mit dem Ventildichtglied 56 zusammenwirkt
und der die Verbindung zwischen der Unterdruckkammer 16 und der
Arbeitskammer 18 des Bremskraftverstärkers 10 steuern kann.
Der erste Ventilsitz 54 des Steuerventils 20 wird bei einer
Betätigung des Bremskraftverstärkers in Abhängigkeit der Ver
schiebung des Eingangsgliedes 26 relativ zum Steuerventilge
häuse 22 mehr oder weniger weit geöffnet, wodurch sich eine
entsprechende Unterstützungskraft des Bremskraftverstärkers 10
ergibt, die aus der aktuell an der beweglichen Wand 14 wirken
den Druckdifferenz resultiert.
Bei einer schnell und mit relativ großem Hub erfolgenden Betä
tigung des Eingangsgliedes 26, wie sie typisch für eine Not
bremsung ist, nähert sich der Anker 36A dem Permanentmagneten
38 soweit an, daß die Kraft der Druckfeder 58 nicht mehr dazu
ausreicht, den Anker 36A vom Permanentmagneten 38 fernzuhalten.
Es überwiegt dann die vom Permanentmagneten 38 auf den Anker
36A ausgeübte Kraft. Letzterer entkoppelt dann vom Eingangs
glied 26 und gerät in Anlage mit dem Permanentmagneten 38. Von
dieser Bewegung des Ankers 36A wird auch die einstückig mit dem
Anker 36A ausgebildete Ventilhülse 36B erfaßt, so daß der
Ventilsitz 54 durch die Kopplung von Anker 36A und Permanent
magnet 38 maximal geöffnet gehalten wird. Damit ist die Not
bremshilfe aktiviert und es wird die maximal mögliche Ver
stärkerkraft des Bremskraftverstärkers 10 zur Verfügung ge
stellt. Diese Betriebsstellung des Bremskraftverstärkers 10 mit
aktivierter Notbremshilfe ist in Fig. 2 dargestellt.
Da im Falle einer Notbremsung die Rückwirkkräfte des Haupt
bremszylinders zu Beginn der Bremsung noch relativ gering sind,
wird die über dem Betätigungskolben 28 in das konische Bauteil
76 eingeleitete, vom Fahrer aufgebrachte Betätigungskraft ohne
großen Widerstand über das elastische Element 78 an das Klemme
lement 74 und vom Klemmelement 74 an die Fühlscheibe 30 über
tragen. Die Rückwirkkräfte reichen folglich nicht aus, um den
vom Fahrer aufgebrachten Betätigungskräften einen Widerstand
entgegenzusetzen, welcher zu einer Verformung des Klemmelementes
74 und zu einer Kopplung des Permanentmagneten 38 in Betä
tigungsrichtung mit dem Betätigungskolben 28 führen würde. Die
Koppeleinrichtung bleibt deaktiviert.
Um aus der in Fig. 2 dargestellten Funktionsstellung des Brems
kraftverstärkers 10 die Bremse zu lösen und die Notbremshilfe
zu deaktivieren, muß die vom Fahrer aufgebrachte Betätigungs
kraft reduziert werden. Bei einer Reduzierung der vom Fahrer
aufgebrachten Betätigungskraft wird der Rückhub des Eingangs
gliedes 26 durch die Rückstellfedern 24 und 58 unterstützt.
Aufgrund des Rückhubes des Eingangsgliedes 26 gelangt ein mit
dem Betätigungskolben 28 starr gekoppelter und sich durch eine
Ausnehmung 36C der Ventilhülse 36B erstreckender Riegel 64 in
Kontakt mit einer Stirnseite 36D der Ventilhülse 36B. Bei einer
weiteren Zunahme des Rückhubes werden folglich die Rückstell
kräfte der Rückstellfedern 24 und 58 über den Riegel 64 auf die
Ventilhülse 36B und den mit der Ventilhülse 36B starr gekoppel
ten Anker 36A übertragen, so daß der Anker 36A schließlich vom
Permanentmagneten 38 abreißt. Die Notbremshilfe ist deakti
viert.
Diese Betriebsstellung des Bremskraftverstärkers mit gelöster
Bremse bei vollem Rückhub des Eingangsgliedes 26 ist in Fig. 3
dargestellt.
Die mit dem Anker 36A starr gekoppelte Ventilhülse 36B wird
durch den Rückhub des Betätigungskolbens 28 von der Rückstell
feder 58 entgegen der Betätigungsrichtung verschoben und gegen
eine Stufe 22B des Steuerventilgehäuses 22 vorgespannt. Der
erste Ventilsitz 54 kommt daraufhin mit dem Ventildichtglied 56
in Berührung und verschiebt dieses ebenfalls entgegen der
Betätigungsrichtung. Dadurch wird der zweite Ventilsitz 62
geöffnet und eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 18 und
der Unterdruckkammer 16 hergestellt. Die Arbeitskammer 18 wird
evakuiert und es stellt sich der in Fig. 1 gezeigte Ausgangs
zustand ein.
In der in Fig. 3 dargestellten Betriebsstellung des Brems
kraftverstärkers 10 hat sich das konische Bauteil 76 bereits
vom Betätigungskolben 28 getrennt, da eine weitere Verschiebung
des konischen Bauteiles 76 entgegen der Betätigungsrichtung
durch einen Anschlag 44B des Steuerventilgehäuse-Einsatzes 44
verhindert wird.
Wird aus der in Fig. 1 dargestellten Bereitschaftsstellung des
Bremskraftverstärkers 10 die vom Fahrer aufgebrachte Betäti
gungskraft langsam erhöht, liegt also keine Notbremssituation
vor, so wirken der Betätigung zunehmend höhere Rückwirkkräfte
des Hauptbremszylinders entgegen, welche schließlich zu einer
Aktivierung der Koppeleinrichtung führen.
In Fig. 4 ist der Bremskraftverstärker 10 von Fig. 1 bei Errei
chen des Aussteuerdruckes in einer Normalbremsstellung mit
aktivierter Koppeleinrichtung dargestellt. Der Anker 36A hat
sich dem Permanentmagneten 38 bereits soweit genähert, daß eine
weitere Verschiebung des Ankers 36A in Betätigungsrichtung zu
einer unerwünschten Koppelung von Anker 36A und Permanentmagnet
38 führen würde. In einer solchen Betriebsstellung des Brems
kraftverstärkers 10 aktiviert sich die Koppeleinrichtung.
Aufgrund der in diesem Zustand hohen Rückwirkkräfte des Haupt
bremszylinders wird bei einer weiteren Verschiebung des Betäti
gungskolbens 28 in Betätigungsrichtung das zwischen dem Klemm
element 74 und dem konischen Bauteil 76 angeordnete elastische
Element 72 verformt. Das konische Bauteil 76 dringt daraufhin
noch weiter in das Klemmelement 74 ein, so daß die Finger 74A
des Klemmelementes 74 von dem konischen Abschnitt 76A des
konischen Bauteiles 76 radial nach außen gebogen werden. Die
Finger 74A verklemmen sich daraufhin mit den Innendurchmessern
der sich in die Aussparung 44A des Steuerventilgehäuse-
Einsatzes 44 erstreckenden Abschnitte 70B des Fortsatzes 70.
Folglich wird der Permanentmagnet 38 über das topfförmige
Bauteil 40, die Halterung 42, den Fortsatz 70, das Klemmelement
74 und das konische Bauteil 76 in Betätigungsrichtung starr mit
dem Betätigungskolben 28 gekoppelt. Da auch der Anker 36A über
einen Anschlag 28A des Betätigungskolbens 28 starr mit diesem
gekoppelt ist, kann sich der Abstand zwischen dem Anker 36A und
dem Permanentmagneten 38 nicht weiter verringern.
Wird nun, wie in Fig. 5 dargestellt, die vom Fahrer aufge
brachte Betätigungskraft weiter erhöht und der Aussteuerdruck
überschritten, so bewegt sich zwar der Betätigungskolben 28
weiterhin in Betätigungsrichtung, der Abstand zwischen Anker
36A und Permanentmagnet 38 kann sich jedoch aufgrund der star
ren Kopplung auch des Permanentmagneten 38 mit dem Betätigungs
kolben 28 nicht weiter verringern. Statt dessen löst sich die
flanschförmige Durchmessererweiterung 42A der Halterung 42 von
ihrer Anlage mit dem Anschlag 22A des Steuerventilgehäuses 22
und das elastische Element 43 wird verformt. Eine ungewollte
Aktivierung der Notbremshilfe ist ausgeschlossen.
Wird aus der in Fig. 5 dargestellten Funktionsstellung durch
Reduzierung der vom Fahrer aufgebrachten Betätigungskraft die
Bremse gelöst, so drückt das nun entlastete elastische Element
78 das konische Bauteil 76 und das Klemmelement 74 auseinander.
Die Klemmwirkung zwischen Klemmelement 74 und Fortsatz 70 wird
aufgehoben und der Permanentmagnet 38 wieder vom Betä
tigungskolben 28 entkoppelt.
In der in Fig. 6 dargestellten, sogenannten Teilbremsstellung
des Bremskraftverstärkers 10 wird der geöffnete Ventilsitz 54
bei gleichbleibender, vom Fahrer aufgebrachter Betätigungskraft
durch die Rückwirkkräfte des Hauptbremszylinders geschlossen.
Es stellt sich die Gleichgewichtsstellung ein.
Wurde in der Teilbremsstellung die Koppeleinrichtung bereits
aktiviert, klemmen die Finger 74A also bereits den Abschnitt
70B des Fortsatzes 70, so würden die zum Schließen des Ventil
sitzes 54 erforderlichen Rückwirkkräfte des Hauptbremszylinders
bei einer einstückigen Ausführung von Fortsatz 70 und Halterung
42 über die flanschförmige Durchmessererweiterung 42A der
Halterung 42 vollständig in das Steuerventilgehäuses 22 einge
leitet. In diesem Fall könnte der Ventilsitz 54 durch die
Rückwirkkräfte des Hauptbremszylinders nicht geschlossen werden
und eine Gleichgewichtsstellung wäre nicht erreichbar.
Um das Erreichen der Gleichgewichtsstellung in der Teilbrems
stellung trotzdem zu ermöglichen, sind Halterung 42 und Fort
satz 70 als getrennte und gegeneinander verschiebliche Bauteile
ausgestaltet. Wie oben bereits ausgeführt, kann der Fortsatz 70
relativ zur Halterung 42 durch Verformung des in der Nut 42B
der Halterung 42 angeordneten elastischen Elementes 43 entgegen
der Betätigungsrichtung verschoben werden. Die Rückwirkkräfte
des Hauptbremszylinders können somit zumindest teilweise auch
bei aktivierter Koppeleinrichtung auf den Betätigungskolben 28
zurückwirken. Über die Feder 58 werden die Rückwirkkräfte dann
vom Betätigungskolben 28 auf die Ventilhülse 36B übertragen, so
daß der Ventilsitz 54 geschlossen wird.
Claims (17)
1. Bremskraftverstärker (10), mit
- - einer Unterdruckkammer (16) und einer davon durch eine beweg liche Wand (14) getrennten Arbeitskammer (18),
- - einem Steuerventil (20), das ein mit der beweglichen Wand (14) kraftübertragend gekoppeltes Gehäuse (22) aufweist und das zur Erzielung einer Druckdifferenz an der beweglichen Wand (14) die Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskam mer (18) zu steuern vermag, und
- - einer Notbremshilfe mit einem Permanentmagneten (38), der in dem Steuerventilgehäuse (22) angeordnet ist, und einem mit dem Permanentmagneten (38) zusammenwirkenden Anker (36A), der bei einer Notbremsung in Anlage mit dem Permanentmagneten (38) gezogen wird, wodurch das Steuerventil (20) für die Zufuhr von Atmosphärendruck oder Überdruck zur Arbeitskammer (18) geöffnet gehalten wird, wobei der Permanentmagnet (38) und der Anker (36A) eine zweikomponentige Magnetbaugruppe (36A, 38) bilden, von der eine erste Komponente mit einem Betätigungskolben (28) in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers starr gekop pelt ist,
2. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß entgegen der Betätigungsrichtung
des Bremskraftverstärkers wirkende Rückwirkkräfte auf die
Koppeleinrichtung (66) wirken können und dadurch die zweite
Komponente der Magnetbaugruppe (36A, 38) zumindest in Betäti
gungsrichtung des Bremskraftverstärkers mit dem Betätigungskol
ben (28) koppeln kann.
3. Bremskraftverstärker nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente der Magnetbaugruppe
(36A, 38) mittels einer Klemmverbindung mit dem
Betätigungskolben (28) koppelbar ist.
4. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (66) ein
Klemmelement (74) umfaßt, das bezüglich einer Längsachse (A)
des Steuerventilgehäuses (22) radial nach außen verformbar ist.
5. Bremskraftverstärker nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (74) mehrere
Finger (74A) aufweist, die sich parallel zur Längsachse A
erstrecken und deren Gesamtheit die Längsachse (A) konzentrisch
umgibt.
6. Bremskraftverstärker nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das der Unterdruckkammer (16)
zugewandte Ende jedes Fingers (74A) mit einem gemeinsamen
Trägerteil (74B) verbunden ist, das dem Betätigungskolben (28)
in Betätigungsrichtung des Bremskraftverstärkers nachgeschaltet
ist.
7. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (66) ein mit
Schrägflächen (76A) versehenes Bauteil (76) aufweist, das
zumindest über diese Schrägflächen (76A) mit dem Klemmelement
(74) zusammenwirkt.
8. Bremskraftverstärker nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Klemmelement (74) und
dem mit Schrägflächen (76A) versehenen Bauteil (76) ein erstes
elastisches Element (78) angeordnet ist.
9. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventilgehäuse (22) einen
Anschlag (44B) aufweist, welcher bei einer Verschiebung des mit
Schrägflächen (76A) versehenen Bauteiles (76) entgegen der
Betätigungsrichtung mit diesem zusammenwirkt.
10. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung (66) einen
mit der zweiten Komponente der Magnetbaugruppe (36A, 38) zumin
dest in Betätigungsrichtung zusammenwirkenden Fortsatz (70) mit
einem Abschnitt (70B) aufweist, der das Klemmelement (74)
radial außen zumindest bereichsweise umgibt und der mit dem
Klemmelement (74) zusammenwirkt.
11. Bremskraftverstärker nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (70) bezüglich der
zweiten Komponente der Magnetbaugruppe (36A, 38) in Betäti
gungsrichtung vorgespannt ist.
12. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Komponente der Magnet
baugruppe (36A, 38) mittels einer Schraubverbindung axial
verstellbar mit einer Halterung (42) verbunden ist.
13. Bremskraftverstärker nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites elastisches Element
(43) vorhanden ist, welches die Halterung (42) entgegen der
Betätigungsrichtung in Richtung auf das Steuerventilgehäuse
(22) vorspannt.
14. Bremskraftverstärker nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von Halterung (42)
und Fortsatz (70) eine Relativverschiebung in Axialrichtung
zuläßt.
15. Bremskraftverstärker nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (42) entgegen der
Betätigungsrichtung starr und in Betätigungsrichtung federnd
mit dem Fortsatz (70) verbunden ist.
16. Bremskraftverstärker nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (42) eine radial
innen offene Nut (42B) aufweist, in die ein Kragen (70A) des
Fortsatzes (70) ragt.
17. Bremskraftverstärker nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Nut (42B) ein drittes ela
stisches Element (72) zwischen einer der Unterdruckkammer (16)
zugewandten Seitenfläche der Nut (42B) und einer gegenüberlie
genden Stirnseite des Kragens (70A) des Fortsatzes (70) ange
ordnet ist.
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